Question

11．（1）25℃時，一定濃度的K₂Cr₂O₇溶液中存在下列平衡：Cr₂O₇^2-（橙色）+H₂O═2CrO₄^2-（黃色）+2H⁺ K=8.3×10^-15，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）•{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}$，取少量上述溶液兩等份，分別滴加濃硫酸和濃燒堿溶液，出現(xiàn)的現(xiàn)象依次是顯橙紅色，顯黃色．
（2）高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

請回答下列問題：
①該反應(yīng)的△H＜0 （填“＞”“＜”或“=”），1150℃時，當CO、CO₂濃度均為1.0mol/L時，化學平衡向（填“正向”、“逆向”或“不移動”）正向移動．
②在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應(yīng)經(jīng)過10min后達到平衡．求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=0.006mol•L^-1•min^-1；CO的轉(zhuǎn)化率=60%．
③欲提高$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是C．
A．減少Fe的量        B．增加Fe₂O₃的量      C．移出部分CO₂
D．提高反應(yīng)溫度       E．減小容器的容積      F．加入合適的催化劑．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，水不需要寫出，據(jù)此書寫；加入NaOH，中和氫離子，氫離子濃度降低，平衡向右移動；加入酸，H⁺濃度增大，平衡左移，Cr₂O₇^2-濃度增大；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；計算出濃度商，根據(jù)平衡常數(shù)判斷平衡移動方向；
②設(shè)平衡時CO的物質(zhì)的量濃度變化為c，利用三段式表示出平衡時CO、CO₂的物質(zhì)的量濃度，化學計量數(shù)都是1，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)計算c，利用v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO），再利用轉(zhuǎn)化率定義計算CO的轉(zhuǎn)化率；
③提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)移動，但不能增大CO的用量，結(jié)合選項根據(jù)平衡移動原理分析．

解答 解：（1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，水不需要寫出，即該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）•{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}$；
加入NaOH，中和氫離子，氫離子濃度降低，平衡向右移動，顯黃色；加入酸，H⁺濃度增大，平衡左移，Cr₂O₇^2-濃度增大，顯橙紅色，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（{H}^{+}）•{c}^{2}（Cr{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{r}_{2}{{O}_{7}}^{2-}）}$；顯橙紅色，顯黃色；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0；
1150℃時，平衡常數(shù)K=3.7，當CO、CO₂濃度均為1.0mol/L時，其濃度商Qc=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=1＜3.7，說明生成物濃度較小，平衡正向著正向移動，
故答案為：＜；正向；
②設(shè)平衡時CO的物質(zhì)的量濃度變化為cmol/L，則
則：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
開始（mol/L）：0.1                           0.1
變化（mol/L）：c                               c
平衡（mol/L）：0.1-c                         0.1+c
所以$\frac{0.1+c}{0.1-c}$=4，解得：c=0.06，
所以v（CO₂）=$\frac{0.06mol/L}{10min}$=0.006 mol•L^-1•min^-1；
CO的平衡轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.06mol/L}{0.1mol/L}$×100%=60%，
故答案為：0.006 mol•L^-1•min^-1；60%；
③A．鐵是固體，減少Fe的量，不影響平衡移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；
B．氧化鐵是固體，增加Fe₂O₃的量，不影響平衡移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；
C．移出部分CO₂，平衡向正反應(yīng)移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故D錯誤；
E．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故E錯誤；
F．加入合適的催化劑，平衡不移動，故F錯誤；
故答案為：C．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡常數(shù)、反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、化學平衡及其影響等知識，題目難度中等，明確化學平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握化學平衡常數(shù)、化學反應(yīng)速率的概念及表達式，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．